184389. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés hulladékok megsemmisítésére plazmatechnika alkalmazásával
1 184 389 2 Eljárás és berendezés hulladékok megsemmisítésére plazmatechnika alkalmazásával A találmány tárgya: eljárás és berendezés fluid állapotú szervesanyag tartalmú hulladékok megsemmisítésére. Ismeretes, hogy a különböző ipari és kommunális hulladékok megbízható megsemmisítése világszerte fokozódó, nagy gondot okozó probléma. Különösen érvényes ez a mérgező vegyi hulladékokra. Ezeknek a problémáknak a megoldására több sikeresen alkalmazott technológiát fejlesztettek ki. Ezeken belül is fokozottan kiterjednek az égetéssel működő megsemmisítési technológiák. A jól irányított égetés eredményeként a mérgező, fertőző, stb. hulladékok elbomlanak ártalmatlan végtermékké, sőt éghető anyagoknál energiát is lehet visszanyerni. Emellett a keletkezett hamu, salak, stb. térfogata jóval kisebb az eredeti hulladéknál. Az égetési eljárás kivitelezése főként négy eljárás köré csoportosítható. Ismeretesek aknakemencék, etázskemencék, mozgóágyas kemencék és forgódob kemencék. Az eddig ismert konkrét eljárások, különösen a legfejlettebb forgódobos kemencék már sok feladatot képesek megoldani. Maradt azonban még több olyan feladat, amelyek csak teljesen új eljárás bevezetésével lennének megoldhatók, nevezetesen: magas klórozási fokú szénhidrogének, ill. hasonló halogénezett termékeket nem, vagy csak nagyteljesítményű segéd-, ún. „támasztó égők” segítségével képesek elégetni. Bár a hulladékok összetételére nem túl kényesek, a biztonságos megsemmisítés érdekében — pl. erős mérgeknél — hosszú tartózkodási időt és ennek megfelelően terjedelmes méretű kemencét kell alkalmazni a tökéletes égetés kivitelezésére. Ezek a berendezések kivétel nélkül szénhidrogén tüzelésű égőkkel üzemelnek, így napjainkban üzemeltetésük a növekvő széngidrogén árak és a tüzelőanyagok beszerzésének nehézsége ismeretében nem mondható gazdaságosnak, sőt a jövőben a helyzet csak rosszabbodik. A találmány célja olyan technológia létesítése, amely az ilyen hulladékok megsemmisítését nemcsak megbízhatóan, hanem gazdaságosan is lehetővé teszi. A találmány szerinti eljárás azon a felismerésen alapszik, hogy a nagyteljesítményű ipari plazmaégők nagy hőmérsékletű fáklyájában gyakorlatilag minden ismert anyag tökéletesen atomizálódik, majd plazmaállapotba kerül. Ha a plazmaégő táplálását úgy irányítjuk, hogy az elbontandó anyag és egy oxidáló hatású segédanyag — célszerűen levegő, vízgőz, stb. — megfelelő arányban van jelen a berendezés minden pontjában, akkor elérhető, hogy a plazmaláng rekonbinációs zónájában csak olyan molarányok érvényesüljenek, amelyek által a betáplált anyag széntartalma széndioxid, hidrogéntartalma vízgőz, ill. H-haloidok, egyéb elemei pedig a maximális oxidáció állapotában hagyják el a reakció zónát. A plazmagenerátor munkagáza lehet levegő, oxigénnel dúsított levegő, vagy a megsemmisítésre szánt hulladék gőze is. További felismerésünk az, hogy a plazmafáklyás hulladékmegsemmisítő működési elve következtében bármilyen anyagra használható. Az égetéshez segédanyagra — pl. katalizátorra — nincsen szükség, ami a költségek csökkenését, univerzális működését teszi lehetővé. Fentiek alapján a találmány szerinti eljárás lényege, hogy a hulladékból technikai plazmát állítunk elő, és ezt fölös mennyiségű oxigén bevezetésével stabil égéstermékekké alakítjuk. Itt technikai plazmán az anyagnak azt az állapotát értjük, amelyben az anyagi részecskéknek legalább 0,15%-a ionizált állapotban van, és így különféle technológiai feladatok elvégzésére alkalmas. Az eljárás azzal az előnnyel jár, hogy bármely ipari szerves hulladék, különösen nagy halogéntartalmú hulladékok, egy adott kapacitásúra tervezett berendezésben — az anyag kémiai összetételétől függetlenül—megsemmisíthetők, és a távozó gázalakú végtermékek hőtartalma, valamint a végtermékek egyes alkotói (pl. klórgáz), a vegyiparban ismert módokon hasznosíthatók. Célszerű, ha az eljáráshoz szükséges fölös mennyiségű oxigént levegő formájában vezetjük be, mivel ez a megoldás mind beruházási, mind üzemeltetési költség szempontjából gazdaságosabb technológia, mint a tiszta oxigénre alapozott. Célszerű továbbá, hogy a levegőt oxigénnel dúsítsuk, ha a hulladék anyag kémiai összetétele viszonylag nagyobb oxigénarányt igényel a tökéletes megsemmisítéshez, mivel ez lehetővé teszi kisebb méretű és energiaiigényű berendezés alkalmazását, vagy az adott berendezés fajlagos teljesítményének növelését. Előnyös, ha a technikai plazma előállításához levegőből létrehozott plazmát alkalmazunk, mivel így a nagy hőmérsékletű térben az oxidációs reakcióhoz szükséges oxigénionok közvetlenül rendelkezésre állnak a plazmafaklyába vezetett hulladékanyag megsemmisítésére. Ez a megoldás ugyanakkor a plazmaképzés gazdaságosabb megvalósítását is jelenti. Előnyös továbbá, ha a technikai plazmát közvetlenül a hulladékból állítjuk elő, mivel az oxidálandó hulladéknak a plazmaállapotra történő felhevítésének ez a leggyorsabb, legteljesebb és legnagyobb hatásfokú módja, amely a technológia termelékenységét biztosítja. Halogéntartalmú hulladékok megsemmisítésekor célszerű az oxigénen kívül vizet is bevezetni, mivel így a későbbi gázkezelésnél a keletkezett hidrogén-haloidok elnyeletése technológiailag sokkal jobb hatásfokú. A plazma energiatartalmát MHD generátorban hasznosíthatjuk. Ez esetben a kationok és az anionok szeparációja révén kémiai elválasztásra is mód nyílik, sőt esetleg utólagos kémiai reakciók révén többlet hőtermelésre. A plazmából származó forró égéstermékeket tartalmazó gáz hőtartalmát hőcserélők — főként rekuperatív, vagy keresztáramú hőcserélők — alkalmazásával nyerjük vissza. Mindkét esetben a szabadba bocsátás előtt gyengén lúgos musooldattal a kilépő gázok savtartalmát megköthetjük. Az eljárás foganatosításához olyan berendezést alkalmazunk, amelynek a találmány értelmében plazmagenerátora, ehhez csatlakozó reaktora, valamint a plazmagenerátorba és/vagy a reaktorba fluidállapotú hulladékot és oxidáló közeget bevezető adagoló szerelvénye van. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti eljárás példakénti hasznosításához való berendezést tüntettük fel. A vázolt berendezés elgőzölögtethető vegyi hulladékok — pl. klórozott szénhidrogének—megsemmisítésére szolgál, amelyben a plazmaállapot létrehozásához villamos kisüléssel működő 2 plazmagenerátor által előállított levegő plazmát alkalmazunk. A berendezés olyan további műszaki berendezésekhez kapcsolódik, amelyek — ismert módon — biztosítják a villamosenergia ellátás, hűtővíz, sűrített levegő és a hulladékanyag, valamint mosófolyadékok bevezetését a rendszer-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
